2. 无线通信基础
WiFi 与 BLE 的共存问题，本质上不是协议栈层面的“谁让谁”，而是两类无线信号在同一段物理频谱上同时发射、同时接收时产生的能量叠加与干扰。要理解去敏设计，必须先回到射频最底层：信号在哪个频段、用什么调制方式、占用多宽的信道、发射功率多大、接收灵敏度多高。这些参数决定了干扰的门限与余量，也决定了后续共存策略的边界。
一、ISM频段划分：免许可频谱的由来与边界
ISM（Industrial, Scientific and Medical）频段是国际电信联盟为工业、科学和医疗设备保留的免许可频段。设备只要满足发射功率、带外辐射和占空比等法规限制，即可免申请使用。对短距无线通信而言，最重要的三个 ISM 频段是：
- 2.4 GHz 频段：2.400–2.4835 GHz，全球通用，WiFi 信道 1–14、BLE 广播与数据信道均在此。
- 5 GHz 频段：5.150–5.850 GHz（各国略有差异），WiFi 5/6/7 的主力频段，BLE 不使用。
- Sub-1 GHz 频段：如 433 MHz、868 MHz、915 MHz，常用于远距离低功耗场景，与 WiFi/BLE 共存关系较弱。
2.4 GHz 之所以成为 WiFi 与 BLE 的“必争之地”，是因为它全球免许可、天线尺寸小、穿透与绕射能力尚可，但代价是频谱拥挤、干扰源密集。微波炉、无绳电话、ZigBee、无线鼠标都在这段频谱上工作。
二、2.4GHz频段特性：为什么它既好用又难用
2.4 GHz 属于特高频（UHF），波长约 12.5 cm。这个波长带来几个关键特性：
- 天线小型化：λ/4 单极天线约 3.1 cm，适合手机、耳机、模组等紧凑设备。
- 穿透与绕射：相比 5 GHz，2.4 GHz 对墙体、人体、家具的穿透损耗更小，覆盖更远，但反射与多径也更明显。
- 频谱拥挤：2.4 GHz 只有约 83.5 MHz 可用带宽，却要容纳 WiFi 的 14 个信道、BLE 的 40 个信道以及大量非通信设备。
- 干扰源密集：微波炉泄漏、蓝牙音频、ZigBee 组网、USB 3.0 辐射都会落在该频段。
三、调制方式：从 BPSK 到 OFDM 与 GFSK
调制方式决定了信号在频谱上的形状、抗噪能力和频谱效率。WiFi 与 BLE 采用了不同的调制体系：
| 技术 | 典型调制 | 信道带宽 | 特点 |
|---|---|---|---|
| WiFi 802.11b | CCK / DQPSK | 22 MHz | 速率低，抗噪一般，已基本淘汰 |
| WiFi 802.11g/n | OFDM（BPSK/QPSK/16QAM/64QAM） | 20 MHz / 40 MHz | 频谱效率高，峰均比高，对线性要求高 |
| WiFi 802.11ac/ax | OFDM/OFDMA（最高 1024QAM） | 20/40/80/160 MHz | 速率高，但占用带宽大，干扰面广 |
| BLE | GFSK（高斯频移键控） | 2 MHz（符号率 1 Msym/s） | 恒包络、功耗低、抗邻道干扰较好 |
OFDM 将高速数据分散到多个正交子载波上，子载波之间频谱重叠但正交，因此频谱效率高。但 OFDM 信号的峰均比（PAPR）较高，对功放线性度要求高，带外泄漏也更容易干扰邻近信道。BLE 使用 GFSK，调制指数约 0.5，信号包络恒定，功放可以工作在饱和区，效率高、成本低，但速率受限。
四、信道划分：WiFi 与 BLE 的信道地图
WiFi 在 2.4 GHz 上划分了 14 个信道，相邻信道中心频率间隔 5 MHz，但每个信道实际占用约 20 MHz。因此只有 1、6、11（或 1、7、13）三个信道互不重叠。BLE 则把 2.402–2.480 GHz 划分为 40 个信道，间隔 2 MHz，其中 37、38、39 为广播信道，其余 37 个为数据信道，采用自适应跳频在数据信道上跳变。
从图中可以直观看到：WiFi 的 20 MHz 信道像三条宽色带，BLE 的 2 MHz 信道像细密的梳齿。BLE 跳频时，任意一个数据信道都可能落入 WiFi 信道的带内，形成同频干扰；而 WiFi 的带外泄漏也会抬升 BLE 的底噪。这就是共存设计必须面对的信道重叠现实。
五、射频基本指标：判断干扰与余量的标尺
在去敏设计中，以下射频指标是必须掌握的“标尺”：
- 发射功率（Tx Power）：WiFi 典型 15–20 dBm，BLE 典型 0–10 dBm。功率越高，覆盖越远，但对邻道干扰越大。
- 接收灵敏度（Sensitivity）：WiFi 约 -90 dBm，BLE 约 -93 dBm。灵敏度越高，越容易受到微弱干扰影响。
- 邻道抑制比（ACR）：接收机对相邻信道干扰的抑制能力，典型 20–30 dB。
- 阻塞（Blocking）：强干扰信号使接收机饱和或增益压缩，导致有用信号无法解调。
- 互调（IMD）：两个强干扰信号在非线性器件中产生新频率分量，可能落入接收带内。
- EVM / 误包率（PER）：衡量调制质量与链路可靠性的最终指标。
六、案例与误区：从参数到现象
某智能音箱同时运行 WiFi 2.4 GHz 和 BLE，用户反馈“蓝牙遥控距离短、偶尔断连”。实测发现：WiFi 工作在 CH6，BLE 跳频数据信道中有多个落在 CH6 的 20 MHz 带内；WiFi 发射功率 18 dBm，BLE 接收灵敏度在 WiFi 满速传输时从 -93 dBm 恶化到 -84 dBm。这就是典型的同频去敏。
常见误区包括：
- 只看发射功率，不看接收灵敏度：干扰恶化的是接收端底噪，发射端加功率未必能解决。
- 认为 BLE 跳频可以完全避开 WiFi：跳频只能降低碰撞概率，不能消除带内重叠。
- 忽略非通信干扰源：微波炉、USB 3.0、劣质电源都会在 2.4 GHz 产生宽带噪声。
- 把共存问题全部推给协议栈：物理层隔离、天线布局、滤波设计往往比软件调度更有效。
典型 2.4 GHz 链路预算示例（BLE）：
Tx Power: +4 dBm
天线增益: +2 dBi
路径损耗: -80 dB
接收天线增益: +2 dBi
接收功率: -72 dBm
接收灵敏度: -93 dBm
链路余量: +21 dB
若 WiFi 干扰抬升底噪 8 dB：
有效灵敏度: -85 dBm
剩余余量: +13 dB
结论：余量仍为正，但抗干扰能力显著下降。理解 ISM 频段划分、2.4 GHz 传播特性、调制方式、信道重叠关系以及射频基本指标，是后续分析 WiFi/BLE 共存机制与去敏设计的基础。只有把频谱地图和参数标尺建立起来，才能在面对具体干扰现象时，快速判断问题出在频率、时间、空间还是器件非线性上。